【摘要】：近年來,隨著人們生活節(jié)奏的加快,不合理的膳食結構、缺乏鍛煉等不良生活習慣嚴重影響著人們的身體健康,導致肥胖相關疾病發(fā)病率居高不下。如何有效控制肥胖率的增長是我國急需解決的健康問題之一。體脂率直接反映身體的脂肪含量,相對于體重或BMI等肥胖評價指標,可以更為科學、準確的評價人體的肥胖程度。本文以體脂率作為肥胖評價指標,針對現(xiàn)有體脂率測量儀在肥胖預防和長期監(jiān)測中存在的不足,研制了一種適用于大眾人群的家庭化無感體重、體脂率動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對于有效預防肥胖具有重要意義,也為未來智能健康家居提供了有效的數(shù)據(jù)支持。本文的主要研究工作包括:(1)檢測理論研究,研究了基于生物電阻法(Bioelectrical Impedance Analysis,BIA)的脂肪含量檢測基本理論,分析了人體生物電阻抗與脂肪含量之間的關系,并以智能座便器為基體,構建了一種手掌-大腿人體阻抗測量模型。(2)系統(tǒng)設計與實現(xiàn),基于BIA法相關理論研究,依托于云端服務器,以智能座便器為載體,完成了系統(tǒng)基礎平臺搭建和軟硬件開發(fā),實現(xiàn)了健康洗護、體重、體脂率測量、人機交互操控、健康數(shù)據(jù)管理等功能,研制了智能化居家體重體脂健康監(jiān)測系統(tǒng)原型樣機,包括智能座便器、體重體脂健康檢測模塊、Android APP以及數(shù)據(jù)服務云平臺。(3)實驗開展,應用本系統(tǒng)開展了體重和體脂率測量的準確性和重復性實驗,實驗結果分析表明本系統(tǒng)的體重測量和體脂率測量均具有較高的準確性和良好的重復性,滿足設計要求,適用于大眾人群的日常監(jiān)測。本文主要創(chuàng)新點:(1)提出并設計了一種以智能座便器為基體的手掌-大腿人體阻抗測量模型,實現(xiàn)了體脂率的無感便捷測量;設計了一種新型座圈轉軸連接裝置,將傳統(tǒng)的固定轉軸連接裝置改良為浮動轉軸連接裝置,確保體重測量的精度。(2)基于云平臺和智能健康衛(wèi)浴終端,將健康體征參數(shù)檢測融入人們日常生活,實現(xiàn)了居家環(huán)境動態(tài)健康監(jiān)測,為未來家庭健康中心的搭建提供了核心模塊。
【圖文】：

脂肪含量測量原理逡逑常用測量人體脂肪含量的方法主要有生物電阻抗分析法（Ｂｉｏｅｌｅｃｅ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＢＩＡ）、水重法以及雙能Ｘ線吸收法（ＤＥＸＡ）等＿。Ａ法操作復雜、昂貴，并且需要專業(yè)人員來操作，均不適用于家庭５年，Ｌｕｋａｓｋｉ等人［４｜］首次提出生物電阻抗法，通過測量手到腳之，建立生物電阻抗與人體脂肪含量之間的預測模型，測量結果

將其看作為電解質，視為導電電阻。細胞膜的組成成分相對比較復雜，其電學特逡逑性與電容的特性類似，一般將細胞膜視為電容。向生物組織施加交流電流信號的逡逑示意圖如圖２．２所示。從圖中可以清晰的看出，當給生物組織施加小于１ｋＨｚ的逡逑低頻交流電流或直流電流時，由于細胞膜的電容特性，電流主要流經細胞外液，逡逑無法流入細胞內。隨著施加激勵交流電流信號的頻率進一步增大，細胞膜呈現(xiàn)出逡逑的容抗值漸漸減小，此時，部分電流可以穿過細胞膜，流進細胞內液。當激勵交逡逑流電流信號頻率大于１００ｋＨｚ時，電流可以完全穿過細胞。由此可以看出，，由于逡逑細胞膜的電容性，生物組織的阻抗值隨著外界施加激勵交流信號的頻率的變化而逡逑變化，基于生物組織的這種電特性，出現(xiàn)了關于生物組織等效電路的相關研究。逡逑ｍ邋＾邋＇邐低頻逡逑、一’邐？（ｃｌｋＨｚ）逡逑’邐？邐邐＾尚頻逡逑一＇邋？逡逑邐？＾逡逑圖２．２交流電流流經生物組織示意圖逡逑生物組織中細胞的等效電路如圖２．３邋（ａ）所示。其中Ｃｅ為細胞外液的逡逑等效電阻和等效電容，Ｃｗ為細胞膜的等效電阻和等效電容，沿、為細逡逑胞內液的等效電阻和等效電容。在施加激勵電流信號的頻率小于一定頻率時
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU855;TP274

【參考文獻】

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本文編號：2662396